中國儲能網訊：中國正處于向低碳清潔能源轉型的變革期,而電力轉型決定了能源轉型的成敗。
□蔣莉萍/文
建立以低碳、可再生能源為主導的能源系統(tǒng),實現(xiàn)能源、資源、環(huán)境的協(xié)調可持續(xù)發(fā)展,是能源轉型的核心要求。構建適應高比例可再生能源的新型電力系統(tǒng),是能源轉型的重心和關鍵。預計到2050年,中國80%以上的非化石能源將轉化為電力。
中國提出到2030年非化石能源要占一次能源消費比重20%,這意味著我國發(fā)電能源占一次能源比重將由當前45%左右,提高到55%以上。同時,電能占終端的比重將由當前的22%,提高到32%以上。
電力系統(tǒng)不論從供給側還是從消費終端看,都將起到重要作用。在這樣的背景下,電力轉型面臨四大挑戰(zhàn):一、如何確保高比例可再生能源的電力系統(tǒng)運行可靠;二、如何優(yōu)化轉型路徑,實現(xiàn)盡可能低的清潔電力供應成本;三、如何滿足互聯(lián)網時代各利益相關方的多元化訴求;四、如何推動實現(xiàn)轉型發(fā)展所需要的技術進步與創(chuàng)新。
理清以下十個問題的思路,對能否成功應對上述四大挑戰(zhàn)意義重大。
一、未來較長時期內,我國電力需求還有較大增長空間。到2040年,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程逐步完成,以及人口總量等要素變化,電力需求將從較快增長逐步進入低速增長階段。
2040年后,電力需求會進入增長飽和階段,每年增速將低于2%。
到2040年以后,根據(jù)我們的初步分析,全國用電量大約是11萬億-14萬億千瓦時,人均用電量是8000-10000千瓦時,電能占終端消費要提升到45%,對于人均用電的數(shù)據(jù),有很多爭議。比如,現(xiàn)在歐洲人均用電才8000千瓦時,那我們人均也到8000千瓦時,是不是偏高呢?
但要注意,到2040年,電能占終端消費的比重達到了45%?，F(xiàn)在歐洲的電能占終端的比重還不到30%。電能在未來的終端消費比例增大了。
電力需求增長減速,從地域上看,會先東部后西部;從產業(yè)來看,會呈現(xiàn)先工業(yè)后服務業(yè)的局面。
二、電力結構從增量調整到存量調整,逐步實現(xiàn)清潔化,2030年前后,非化石能源成為主導發(fā)電能源。
2040年以前,電力需求還在增長,供應能力也要增長,還需要大量投資。在能源結構調整的背景下,電源結構也要做出相應的調整。電源結構的調整具有階段性的特點。2030年之前,電源結構的調整,主要在增量里實現(xiàn)。2030年以后,非化石能源將成為電主導能源。
煤電裝機峰值大概在2025年前出現(xiàn)?？偟姆逯狄?guī)模是12億千瓦。2030年后,隨著現(xiàn)有存量機組的逐步退役,煤電裝機呈總量遞減趨勢。
未來,煤電將逐步從電量供應主體,轉為容量供應主體。電力行業(yè)是一個需要瞬時平衡的系統(tǒng),屆時,煤電在瞬時平衡的電力支撐方面將扮演重要的角色。
三、電力行業(yè)在助力能源行業(yè)實現(xiàn)碳減排目標的過程中扮演著特殊角色,承擔著更多責任。
對電力行業(yè)來說,煤炭還有發(fā)展的空間。現(xiàn)在中國發(fā)電用煤的比例在50%左右,而世界平均水平是62%,歐美發(fā)達國家是80%以上。
煤炭最好的利用方式是發(fā)電。煤炭的其他用途,在煤炭需求達到峰值后,非發(fā)電領域的煤炭消費將轉移到電力行業(yè)用于發(fā)電;所以電力行業(yè)的碳排放峰值會略晚于整個能源行業(yè)。
根據(jù)現(xiàn)有需求水平,和到2050年非化石能源的占比達到80%左右的設定來分析,2025年前,電力行業(yè)將達到碳排放峰值。在這之后,電力行業(yè)的碳排放強度會快速下降,預計2030年、2050年碳排放強度較2015年的下降幅度將分別超過25%和80%。
四、電網是構建高比例可再生能源供應系統(tǒng)的優(yōu)化配置平臺,要以高可靠性、高靈活性確保能源電力供應安全。
中國的常規(guī)能源分布不均衡,但實際上,從資源的豐富度來講,可再生能源也存在不均衡。這樣的能源格局,不僅需要我們在更大范圍去優(yōu)化配置,還需要更遠距離的能量輸送。
我們采用一個指標叫能源距,即能源跨地區(qū)輸送的量,與它輸送距離的乘積,稱為能源距。
到2050年,可再生能源發(fā)電能源的能源距,占整個能源距比重達到90%,屆時跨區(qū)輸送的能源絕大多數(shù)將是可再生能源。
這也對電力系統(tǒng)的高可靠性、高靈活性提出更高要求。我們未來的電網,必須具備故障“彈性可愈”、資源“靈活可調”、潮流“柔性可控”三大能力。
五、電力用戶將進入以“互動化”、“智慧化”和“泛在化”為特征的“電氣化2.0”時代。
電氣2.0時代,我們會增加一些用電技術需求,也會增加一些現(xiàn)代化信息技術?；ヂ?lián)網時代下用戶的參與精神和分享精神,也會拓展到能源電力行業(yè)中。
在這樣的外部環(huán)境下,我們的用電會隨用戶的行為模式進入2.0時代。并與電力系統(tǒng)進行更多的互動,產生更多的訴求,實現(xiàn)綠色發(fā)展理念。
供氣、供熱、供電、交通以及電力等多系統(tǒng)的耦合,會成為一個更綜合的體系。丹麥燃煤供熱機組之所以能實現(xiàn)10%-100%的靈活性呢,就是因為把電力的供應與熱能供應緊密結合,這也將成為我們未來用電系統(tǒng)的特征。
六、新一輪能源電力轉型呈現(xiàn)“技術驅動”特征,技術的不斷創(chuàng)新和突破成為實現(xiàn)轉型發(fā)展的重要引擎。
未來是以可再生能源為主體的供應系統(tǒng)。可再生能源無處不在,永不枯竭,但這個資源能不能方便、高效、低廉利用?必須有技術才能實現(xiàn)。這一次能源轉型的最大特征是技術依賴。
化石能源在助力能源轉型中還扮演一個重要的角色。化石能源要實現(xiàn)清潔高效發(fā)展,也需要技術的依托,沒有技術創(chuàng)新提升,煤炭的清潔高效利用,是無法實現(xiàn)的。
這個技術應該體現(xiàn)在各個方面,包括可再生能源發(fā)電效率提升、電力系統(tǒng)高效運行等方面,重點關注可再生能源的可預測性和可控性。
大電網及其運行控制技術,是確保未來能源電力供應安全可靠水平的重要支撐。大容量、高能力、跨區(qū)域的輸電技術——如特高壓,將分布式能源更好地集成外送的柔性直流輸電技術,大電網安全運行控制技術,都是提高電力服務的重要手段。
七、電力系統(tǒng)的成員構成、角色定位及利益格局的復雜性將大幅增加;氣象條件與電力系統(tǒng)的耦合更為密切,成為影響系統(tǒng)運行管理的新要素。
影響電力行業(yè)運行管理很重要的新元素將是天氣,氣象條件與電力系統(tǒng)的耦合更為密切,成為影響未來電力系統(tǒng)運行的新要素,這個也是我們在下一步技術突破和系統(tǒng)運行高度關注的方面。
電力系統(tǒng)成員數(shù)量會呈指數(shù)的增加,在中國,煤電單個機組裝機60萬千瓦已經不算大了,現(xiàn)在建設都是100萬千瓦。我國核電裝機容量也是上百萬千瓦,大中型水電裝機規(guī)模也較大,這些都是大塊頭的發(fā)電主體。
未來如果是以可再生能源為主的格局,尤其是以分布式電源規(guī)?；l(fā)展為契機,那么,能夠以發(fā)電商命名的能源角色將是成千上萬個主體;在這樣一個格局下,需要有一個新的、共生、共贏、共同進化的生態(tài)系統(tǒng)。
現(xiàn)在整個電力系統(tǒng)各個成員,都有自己的定位。未來怎么進化到以可再生能源為主的電力系統(tǒng),每個利益相關方都需要大幅增加。
八、市場化建設是中國電力轉型的“催化劑”,需加快建立形成適應可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的電力市場體系。
為什么歐洲的風能、太陽能可以協(xié)調運轉,因為他們有一個比較成熟的歐洲電力市場。中國正處于電力市場化建設的初期,我們有很多的欠賬,現(xiàn)行電力市場的格局并不清晰。隨著可再生能源大規(guī)模調用,不僅對已有一定市場化基礎的國外同行帶來沖擊,也對我國電力市場帶來新挑戰(zhàn)。
國外的電力市場建設是在思考如何構建一個靈活市場、輔助服務市場、容量市場,確?？稍偕茉茨軌蚋玫厝谌?。我國雖處于市場化初期,但這些因素也應該提前考慮。
未來我國的煤電發(fā)展,將從電量供應主體轉為容量供應主體。容量供應主體就是說我們在電力運行里,是需要煤電行業(yè)的。問題在于怎么在市場上體現(xiàn)它的價值,在電力市場的設計里,應該要有必要的輔助服務市場,或者專門的容量市場,讓不同的市場主體在這個市場里以自身優(yōu)勢去獲取應得利益。
九、電力系統(tǒng)成本總體呈現(xiàn)先升后降的“倒U型曲線”趨勢;近中期電力轉型與電力系統(tǒng)成本上升重疊,遠期人人將享受清潔電力紅利。
近中期電力系統(tǒng)成本是呈上升趨勢的,2015年-2030年,電力系統(tǒng)成本波動上升,2030年-2040年,系統(tǒng)成本緩慢上升,2040年-2050年,供電成本進入下降通道。
在2015年到2030年,電力供應力爭實現(xiàn)盡可能的低成本,這個時期還需要大量的基礎設施投入。在這一階段,電力成本一定會上升,電力轉型期與電力成本上升期是重疊的。2030年前,是我們能不能實現(xiàn)經濟可持續(xù)這個發(fā)展目標的關鍵時期。
2040年以后,因為我們不需要太多的電力基礎設施的投入。在這個階段,要做的是存量優(yōu)化,我們肩上的任務會輕很多,進入一個享受可再生能源紅利的階段。
十、邁向可再生能源為主的新一輪全球能源轉型將改變國際能源合作及治理架構;我國電力轉型實踐將助力全球能源互聯(lián)網戰(zhàn)略構想。
未來的國際能源合作,一定會切換到技術分享和電力供應安全這些方面。而且這個應該要納入全球能源治理架構?，F(xiàn)行全球能源治理架構主要是以石油天然氣的資源可獲得性為主體。下一步,在國際能源治理結構方面,應該會有所變化。
中國在推動“一帶一路”建設和周邊合作方面,有很多前期的研究和未來的一些實施方向。這個也會為未來國際能源合作,國際能源治理架構的重新構建提供一定的經驗。
作者為國家電網能源研究院副院長
